(57)【要約】【課題】  基本構造を変更することなく低コストで、保持器と内外輪との間で生じる発熱及び磨耗等を低減させ、保持器の破損及び軸受の焼付き等を防止する。【解決手段】  保持器２０の外径フランジ面２４、及び当該外径フランジ面２４に連続する端面２６における図中の上端部には、ダイヤモンドライクカーボン被膜材又はセラミック系被膜材からなる耐摩耗性及び耐衝撃性に優れた表面硬化処理２７がそれぞれ施される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射状に配置された複数のころと、各ころを摺接される軌道面をそれぞれ有し、各軌道面間でころを挟持する内外輪と、内輪の内周縁部に全周に渡って、軌道面に対して交差方向に沿って突設された内輪フランジと、外輪の外周縁部に全周に渡って、軌道面に対して交差方向に沿って突設された外輪フランジと、内輪フランジ及び外輪フランジ間に設けられ、各ころを転動自在に保持する保持器とを備え、
該保持器は、内輪フランジの外径面に対向する内径フランジ面と、外輪フランジの内径面に対向する外径フランジ面と、ころと同数のころポケットとを有するスラストころ軸受において、
前記保持器の外径フランジ面及び前記外輪フランジの内径面のうち、少なくともいずれか一方には、ダイヤモンドライクカーボン被膜材又はセラミック系被膜材からなる表面硬化処理が施されることを特徴とするスラストころ軸受。
【請求項２】
前記表面硬化処理は、前記保持器の外径フランジ面と、前記外輪フランジの内径面とが接触する位相における接触部位付近にのみ、施されることを特徴とする請求項１記載のスラストころ軸受。
【請求項３】
前記保持器の内径フランジ面、及び前記内輪フランジの外径面のうち、少なくともいずれか一方には、ダイヤモンドライクカーボン被膜材又はセラミック系被膜材からなる表面硬化処理が施されることを特徴とする請求項１又は２記載のスラストころ軸受。
【請求項４】
前記表面硬化処理は、前記保持器の内径フランジ面と、前記内輪フランジの外径面とが接触する位相における接触部位付近にのみ、施されることを特徴とする請求項３記載のスラストころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラスト荷重を支えるスラストころ軸受に関し、例えば自動車等のトルクコンバータ、トランスミッション、カーエアコン用コンプレッサ等の回転部分に適用されるスラストころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車等のトルクコンバータやトランスミッションにおいては、スラスト荷重を担持させるため、軌道輪、保持器及び複数のころからなるスラストころ軸受が用いられている。
【０００３】
図３及び図４を参照すると、スラストころ軸受１００は、内外輪１０１，１０２間に介在されるニードルころ１０３を、保持器１０４によって転動自在に保持しており、ニードルころ１０３を用いることにより、軸受稼動時に保持器１０４内に発生する応力や、保持器１０４及び各ニードルころ１０３間の接触及び摩擦力が緩和されている。
【０００４】
このようなスラストころ軸受１００では、稼動中にラジアル荷重（図３及び図４中、矢印Ａ参照）を受ける場合や、寸法誤差により内外輪が同心円状で稼動しない場合、内外輪１０１，１０２間で偏心が生じる（図３及び図４中、偏心量Ｈ参照）。この偏心量Ｈが大きくなると、外輪フランジ１０２ａの内径面と保持器１０４のフランジ外径面１０４ａとの間（図３中、破線Ｂで囲う部位）、及び内輪フランジ１０１ａの外径面と保持器１０４のフランジ内径面１０４ｂとの間（図３中、破線Ｃで囲う部位）で、周期的な摺動や接触が発生する。
【０００５】
周期的な摺動や接触が発生すると、保持器１０４のフランジ面１０４ａ，１０４ｂでは、磨耗や発熱が生じ、特に周速が大きい外輪フランジ１０２ａの内径面及び保持器１０４のフランジ外径面１０４ａ（図３中、破線Ｂで囲う部位）で、磨耗や発熱が著しく、金属疲労の発生に至る。
金属疲労が激しくなると、図５及び図６に示すように、保持器１０４のフランジ外径面１０４ａや、図４に示す外輪フランジ１０２ａの内径面の負荷側の位相において、接触による応力（図６中、矢印Ｄ参照）に起因する亀裂１０５が発生し易くなる。一旦発生した亀裂１０５は、接触、摺動による繰り返し応力によって成長し、最終的には保持器１０４の破損や軸受１００の焼付きに至る恐れがある。そこで、保持器１０４のフランジ外径面１０４ａには、タフトライド処理等の軟窒化表面処理が施されることが多い。
【０００６】
また、従来から、ニードルころを保持器により転動自在に保持させたスラストころ軸受は知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００７】
図７は、特許文献１で開示されているスラストころ軸受を示す要部断面図である。
【０００８】
図７に示すように、スラストころ軸受１１０は、内外輪１１１，１１２及び保持器１１３を互いに同心配置した状態で、保持器１１３のフランジ外周面１１３ａと外輪１１２の外側フランジ１１２ａの内周面との間に、幅Ｗの外径側軸受内隙間１１４を設けられるとともに、保持器１１３のフランジ内周面１１３ｂと内輪１１１の内側フランジ１１１ａの外周面との間には、外径側軸受内隙間１１４と略同一幅Ｗを有する内径側軸受内隙間１１５を設けられる。外径側軸受内隙間１１４及び内径側軸受内隙間１１５の合計の１／２は、外輪１１２を固定されるケーシング１１６と内輪１１１を固定される軸１１７との偏心量より大きい。
【０００９】
図８は、特許文献２で開示されているスラストころ軸受を示す要部断面図である。
【００１０】
図８に示すように、スラストころ軸受１２０は、保持器１２１の外周面と外輪１２２の外側フランジ１２２ａの内周面との間に、外側弾性リング１２３を介在されるとともに、保持器１２１の内周面と内輪１２４の内側フランジ１２４ａの外周面との間に、内側弾性リング１２５を介在されている。外側弾性リング１２３及び内側弾性リング１２５はそれぞれ、径方向（図８中、上下方向）に沿って弾性的に拡縮自在である。
【００１１】
図７に示すスラストころ軸受１１０では、外径側軸受内隙間１１４及び内径側軸受内隙間１１５により、また図８に示すスラストころ軸受１２０では、外側弾性リング１２３及び内側弾性リング１２５の介在により、外側フランジ１１２ａ，１２２ａの内径面と保持器１１３，１２１のフランジ外周面１１３ａとの間、及び内側フランジ１１１ａ,１２４ａの外径面と保持器１１３，１２１のフランジ内周面１１３ｂとの間における磨耗や発熱による金属疲労の発生を回避している。
【特許文献１】特開２０００−２６６０４３号公報（第２〜３頁、第１図）
【特許文献２】特開平９−１３７８２４号公報（第２〜３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した従来のスラストころ軸受１００，１１０，１２０のうち、保持器１０４のフランジ外径面１０４ａにタフトライド処理等の軟窒化表面処理を施されたスラストころ軸受１００では、保持器１０４のフランジ外径面１０４ａと外輪フランジ１０２ａの内径面との摺動によって表面処理が損耗してしまい、亀裂等の発生を防止することができないという問題があった。
【００１３】
一方、図７に示すスラストころ軸受１１０では、外径側軸受内隙間１１４及び内径側軸受内隙間１１５を設けるため、組立及び隙間調整に多くの工数及び時間を要する。また、図８に示すスラストころ軸受１２０では、外側弾性リング１２３及び内側弾性リング１２５を介在させるため、部品点数及び組付工数の増大を招く。したがって、図７及び図８に示すいずれのスラストころ軸受１１０，１２０でも、コストを増大させてしまう恐れがあった。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基本構造を変更することなく低コストで、保持器と内外輪との間で生じる発熱及び磨耗等を低減させることができ、これにより保持器の破損及び軸受の焼付き等を長期間に渡って確実に防止することができるスラストころ軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
１）本発明のスラストころ軸受は、放射状に配置された複数のころと、各ころを摺接される軌道面をそれぞれ有し、各軌道面間でころを挟持する内外輪と、内輪の内周縁部に全周に渡って、軌道面に対して交差方向に沿って突設された内輪フランジと、外輪の外周縁部に全周に渡って、軌道面に対して交差方向に沿って突設された外輪フランジと、内輪フランジ及び外輪フランジ間に設けられ、各ころを転動自在に保持する保持器とを備え、該保持器は、内輪フランジの外径面に対向する内径フランジ面と、外輪フランジの内径面に対向する外径フランジ面と、ころと同数のころポケットとを有するスラストころ軸受において、前記保持器の外径フランジ面及び前記外輪フランジの内径面のうち、少なくともいずれか一方には、ダイヤモンドライクカーボン被膜材又はセラミック系被膜材からなる表面硬化処理が施されることを特徴とする。
【００１６】
このスラストころ軸受では、ダイヤモンドライクカーボン被膜材又はセラミック系被膜材からなる表面硬化処理が、保持器の外径フランジ面及び外輪フランジの内径面のうち、少なくともいずれか一方に施されることにより、基本構造を変更することなく低コストで、保持器と内外輪との間で生じる発熱及び磨耗等が低減され、これにより保持器の破損及び軸受の焼付き等を長期間に渡って確実に防止されるスラストころ軸受が得られる。
【００１７】
表面硬化処理は、耐摩耗性、耐摺動性に優れたものであり、具体的には、例えばTiN、TiCN、TiAlN、TiC、CrNや、これらの合金を基盤とした多層コート被膜であるTiC/TiN、TiC/TiCN/Al2O3、TiC/Al2O3/TiN、TiC/TiCN/TiC/Al2O3等のセラミック系被膜材、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）薄膜材のコーティングが挙げられる。TiCN、CrN等のコーティングや浸硫窒化処理は、摺動特性の向上に結びつくことが知られている。
【００１８】
セラミック系被覆材のコーティングであるTiN、TiCN、TiAlN、TiCや、これらのTi合金を基盤とした多層コート等のTi合金系のコーティング被膜は、高い硬度、低摩擦及び強い密着性を有しており、総合的な性質として軸受摺動面に適している。これらのうち、TiNやTiC/TiN多層コート膜は、焼付きや剥離の防止とともに耐磨耗及び耐食性の向上に優れており、TiAlNは、耐食性向上に優れ、またTiC/TiCN/Al2O3、TiC/Al2O3/TiN、TiC/TiCN/TiC/Al2O3等の多層コート膜は、耐摩擦性向上及び凝着防止に優れ、更にCrNのセラミックコート膜は、摺動特性、耐熱性及び耐食性に優れている。
性能値の具体例を挙げると、硬度においては、2,000〜2,400（HV）、TiAlN膜が2,300〜2,800（HV）、TiCN膜が3,000〜3,500（HV）、摩擦係数では、TiN膜が0.4〜0.45、TiCN膜が0.12〜0.15、耐熱性においては、TiN膜が400〜500℃、TiAlN膜が600〜700℃となり、Ti合金の種類毎にそれぞれ特性が異なる。
【００１９】
ＤＬＣコーティング膜は、耐摩耗性においてTi合金を上回り、通常のころがり軸受稼動時の面圧状態においても、滑り面の摩擦係数を低く、また高い耐磨耗性を保持することができる。また、コーティング処理温度が240℃以下であり、Ti合金等のコーティング処理温度より低い。したがって、ＤＬＣコーティング膜は、軸受用に使用されるマルテンサイト系ステンレス鋼や高速度鋼が焼入れ焼戻しによって得た硬さ等の特性を、コーティング処理時の熱的影響によって変化させることがないという長所を有する。これにより、設計に準じた軸受形状や軸受隙間、それらに応じた軸受性能特性が維持される。また、マルテンサイトステンレス鋼や高速度鋼のような高合金鋼にも適用可能であることが、軸受部材への適用における長所となる。
【００２０】
これらの材料による表面効果処理が、保持器の外径フランジ面及び外輪フランジの内径面のうち、少なくともいずれか一方に施されることにより、保持器の外径フランジ面の摩擦係数が低下され、外輪との接触による発熱及び磨耗等が低減される。また、保持器の外径フランジ面の耐衝撃性が向上され、保持器割れや破損、軸受の焼付き等が防止される。
【００２１】
２）本発明のスラストころ軸受は、前記１）記載のスラストころ軸受において、表面硬化処理が、保持器の外径フランジ面と、外輪フランジの内径面とが接触する位相における接触部位付近にのみ、施されることを特徴とする。
【００２２】
このスラストころ軸受では、表面硬化処理の範囲を限定することにより、接触面付近での耐摩耗性及び耐衝撃性を確保しつつ、製造コストを低減したスラストころ軸受が得られる。
【００２３】
３）本発明のスラストころ軸受は、前記１）又は２）記載のスラストころ軸受において、保持器の内径フランジ面、及び内輪フランジの外径面のうち、少なくともいずれか一方には、ダイヤモンドライクカーボン被膜材又はセラミック系被膜材からなる表面硬化処理が施されることを特徴とする。
【００２４】
このスラストころ軸受では、ダイヤモンドライクカーボン被膜材又はセラミック系被膜材からなる表面硬化処理が、保持器の外径フランジ面及び外輪フランジの内径面のうち、少なくともいずれか一方に施されかつ、保持器の内径フランジ面、及び内輪フランジの外径面のうち、少なくともいずれか一方にも施されることにより、基本構造を変更することなく低コストで、保持器と内外輪との間で生じる発熱及び磨耗等が低減され、これにより保持器の破損及び軸受の焼付き等を長期間に渡って確実に防止されるスラストころ軸受が得られる。
【００２５】
４）本発明のスラストころ軸受は、前記３）記載のスラストころ軸受において、表面硬化処理が、保持器の内径フランジ面と、内輪フランジの外径面とが接触する位相における接触部位付近にのみ、施されることを特徴とする。
【００２６】
このスラストころ軸受では、表面硬化処理の範囲を限定することにより、接触面付近での耐摩耗性及び耐衝撃性を確保しつつ、製造コストを低減したスラストころ軸受が得られる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のスラストころ軸受によれば、基本構造を変更することなく低コストで、保持器と内外輪との間で生じる発熱及び磨耗等を低減させることができ、これにより保持器の破損及び軸受の焼付き等を長期間に渡って確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図示実施形態により、本発明を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態であるスラストころ軸受を示す要部概略断面図であり、図２は、図１のスラストころ軸受の外周側保持器のフランジを示す要部斜視図である。
【００２９】
図１及び図２を参照すると、第１実施形態であるスラストころ軸受１０は、放射状に配置された複数のころ１１と、各ころ１１を摺接される軌道面１２ａ，１３ａをそれぞれ有し、各軌道面間でころを挟持する内外輪１２，１３と、各ころ１１を転動自在に保持する保持器２０とを備える。
【００３０】
保持器２０は、内輪１２の内輪フランジ１２ｂ及び外輪１３の外輪フランジ１３ｂ間に設けられる。内輪フランジ１２ｂは、内輪１２の内周縁部に全周に渡って、軌道面１２ａに対して直交方向に沿って突設される。外輪フランジ１３ｂは、外輪１３の外周縁部に全周に渡って、軌道面１３ａに対して直交方向に沿って突設される。
【００３１】
保持器２０は、図１中の断面視にてコの字状で、全体として円環状に形成された第１円環部材２１と、図１中の断面視にて逆コの字状で第１円環部材２１と対をなし、全体として円環状に形成された第２円環部材２２とを、向かい合わせに組み合わせて構成されている。保持器２０は、内輪フランジ１２ｂの外径面に対向する内径フランジ面２３と、外輪フランジ１３ｂの内径面に対向する外径フランジ面２４と、ころ１１と同数のころポケット２５とを有している。
【００３２】
保持器２０の外径フランジ面２４、及び当該外径フランジ面２４に連続する端面２６における図２中の上端部には、表面硬化処理２７がそれぞれ施される。表面硬化処理２７は、耐摩耗性及び耐摺動性に優れたものであり、例えばＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）被膜材又はセラミック系被膜材のコーティングである。
表面硬化処理２７により、スラストころ軸受１０の基本構造を変更することなく低コストで、保持器２０と内外輪１２，１３との間で生じる発熱及び磨耗等が低減される。これにより、保持器２０の破損及び軸受１０の焼付き等が、長期間に渡って確実に防止される。
【００３３】
図示しない第２実施形態であるスラストころ軸受では、外輪フランジの内径面にも、ダイヤモンドライクカーボン被膜材又はセラミック系被膜材からなる表面硬化処理が施される。これにより、保持器と内外輪との間で生じる発熱及び磨耗等を、更に低減させることができる。その他の構成及び作用については、上記第１実施形態と同様である。
【００３４】
図示しない第３実施形態であるスラストころ軸受では、表面硬化処理は、保持器の外径フランジ面と、外輪フランジの内径面とが接触する位相における接触部位付近にのみ、施される。
【００３５】
すなわち、保持器の外径フランジ面や外輪フランジの内径面が、設計上の理由又は製造誤差等によって真円でない場合、両者において接触する部分は、保持器の外径フランジ面においては外径の大きくなる位相、外輪フランジの内径面においては内径が小さくなる位相にそれぞれ限定される。したがって、当該位相における接触部位付近に、表面効果処理の施工範囲を限定することが可能となる。これにより、接触面における高い耐摩耗性及び耐衝撃性を確保しつつ、製造コストを低減させることができる。その他の構成及び作用については、上記第１又は第２実施形態と同様である。
【００３６】
図示しない第４実施形態であるスラストころ軸受では、保持器の内径フランジ面、及び内輪フランジの外径面にも、ダイヤモンドライクカーボン被膜材又はセラミック系被膜材からなる表面硬化処理がそれぞれ施される。これにより、保持器と内外輪との間で生じる発熱及び磨耗等を、更に低減させることができる。その他の構成及び作用については、上記第１、第２又は第３実施形態と同様である。
【００３７】
以上のように上記各実施形態によれば、保持器２０の外径フランジ面２４、及び当該外径フランジ面２４に連続する端面２６における図２中の上端部には、ダイヤモンドライクカーボン被膜材又はセラミック系被膜材からなる耐摩耗性及び耐衝撃性に優れた表面硬化処理２７がそれぞれ施される。
したがって、軸受の基本構造を変更することなく低コストで、保持器２０と内外輪１２，１３との間で生じる発熱及び磨耗等を低減させることができる。これにより、保持器２０の破損及び軸受の焼付き等を長期間に渡って確実に防止することができる。
【００３８】
本発明により得られるスラストころ軸受は、自動車等のトルクコンバータ、トランスミッション、カーエアコン用コンプレッサ等の回転部分において、回転軸等に作用するスラスト荷重を担持するために好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態であるスラストころ軸受を示す要部概略断面図である。
【図２】図１のスラストころ軸受の外周側保持器のフランジを示す要部斜視図である。
【図３】従来のスラストころ軸受を示す概略断面図である。
【図４】図３のスラストころ軸受の概略断面図である。
【図５】図３のスラストころ軸受の保持器を示す要部斜視図である。
【図６】図５の保持器の外周側保持器のフランジを示す要部斜視図である。
【図７】特許文献１で開示されているスラストころ軸受を示す要部断面図である。
【図８】特許文献２で開示されているスラストころ軸受を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  スラストころ軸受
１１  ころ
１２  内輪
１２ａ  軌道面
１２ｂ  内輪フランジ
１３  外輪
１３ａ  軌道面
１３ｂ  外輪フランジ
２０  保持器
２３  内径フランジ面
２４  外径フランジ面
２５  ころポケット
２７  表面硬化処理
【図１】
2006189133.tif 000003
【図２】
2006189133.tif 000004
【図３】
2006189133.tif 000005
【図４】
2006189133.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006189133.tif 000008
【図７】
2006189133.tif 000009
【図８】
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